高速公路瀝青路面碎石生產(chǎn)質(zhì)量控制

黃 震

1 工程概況

阿爾及利亞東西高速公路中標(biāo)段M1,M2標(biāo)段全長52.147 km,M1標(biāo)段起訖里程PK243+000～PK279+147,線路長36.147 km,位于布阿拉里季堡省境內(nèi)(Bordj BouAnerij);M2標(biāo)段起訖里程PK227+000～PK243+000,線路長16 km,位于布維拉省境內(nèi)(Bouira)。瀝青路面層厚度24.5 cm,級配碎石墊層厚度40 cm,路面碎石設(shè)計量大約150萬m3,需求量巨大。但當(dāng)?shù)厮槭瘓錾a(chǎn)工藝落后,產(chǎn)量低下,質(zhì)量不穩(wěn)定,難以滿足高速公路路面工程的需求。設(shè)2道碎石生產(chǎn)線:1號碎石場安裝2套200 t/h產(chǎn)量的碎石生產(chǎn)線和1套80 t/t產(chǎn)量的制砂生產(chǎn)線;2號碎石場安裝相同型號的1套碎石生產(chǎn)線和1套制砂生產(chǎn)線。

2 阿東西高速公路對石料質(zhì)量的要求

2.1 粗集料性能標(biāo)準(zhǔn)化要求

1)對每種規(guī)格的產(chǎn)品,最小的性能要求見表 1。

表1 產(chǎn)品的最小性能要求

2)補(bǔ)充特性:棱角性:表面層碎石料粉碎指數(shù)(IC)應(yīng)該達(dá)到100;抗凍性:抗凍性(G)應(yīng)該不大于30;有機(jī)物:有機(jī)物含量小于0.2%(法國標(biāo)準(zhǔn)NF P18-586),任何石灰石將被拒絕。

2.2 粗集料的技術(shù)要求

阿東西高速公路瀝青面層粗集料技術(shù)要求見表2。

表2 阿東西高速公路瀝青面層粗集料技術(shù)要求

2.3 顆粒尺寸和級配

碎石粒徑與級配是根據(jù)瀝青混合料配合比設(shè)計決定的。顆粒尺寸保證混合料有良好的穩(wěn)定性、施工和易性、無離析等,而級配則影響混合料的幾乎所有的重要特性,尤其本高速公路設(shè)計碎石粒徑較小為0 mm～14 mm,如果級配精確,可以保證瀝青混合料的各項指標(biāo)處于最佳的設(shè)計工況,否則會降低路面的使用壽命。因此碎石粒徑與級配是熱拌瀝青混合料設(shè)計時首先考慮的。

2.4 顆粒形狀

碎石的顆粒形狀應(yīng)為立方體,且具有至少2個以上的破碎面,而非扁薄或長形,扁平細(xì)長顆粒妨礙壓實易斷,針片狀含量對瀝青混合料的力學(xué)性能有重要的影響,在輪載的長期作用下,針片狀顆粒會進(jìn)一步斷裂,斷裂面呈無瀝青粘結(jié)的狀態(tài),從而使瀝青層強(qiáng)度下降。

2.5 顆粒組成的一致性

保證顆粒組成的一致性對保持混合料石料組成的一致性及其各個技術(shù)指標(biāo)的一致性非常重要。“規(guī)格料不規(guī)格”是國內(nèi)瀝青面層用集料面臨的一個比較突出的問題,從碎石場采購的同一規(guī)格的集料,其顆粒的組成也存在變異,各檔料組成的變異大將嚴(yán)重影響混合料級配的穩(wěn)定,會對路面質(zhì)量和使用壽命造成影響。

2.6 控制小于0.063 mm細(xì)顆粒的含量

集料中小于0.063 mm的細(xì)顆粒主要為泥土雜質(zhì)和礦粉,泥土顆粒含量大將影響瀝青與石料的粘附性,降低瀝青路面的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和瀝青路面的抗水害能力。另外,細(xì)顆粒含量的多少對于瀝青混合料體積指標(biāo)和路用性能影響很大,國內(nèi)規(guī)范規(guī)定粗集料中小于0.075 mm顆粒含量不大于1%,阿東西高速公路項目要求粗集料中小于0.063 mm顆粒含量要小于2%。

3 提高碎石加工質(zhì)量的方法

3.1 碎石加工必須采用先進(jìn)的破碎篩分設(shè)備

本項目引進(jìn)國內(nèi)先進(jìn)的破碎篩分聯(lián)合生產(chǎn)設(shè)備,它由初破單元、反擊破單元、篩分單元、制砂單元等組成。生產(chǎn)工藝流程:一級破碎采用1臺顎式破碎機(jī),二級破碎采用2臺并聯(lián)反擊式破碎機(jī),二級破碎的工藝流程可分為先篩后碎開式循環(huán)系統(tǒng)和先碎后篩閉式循環(huán)系統(tǒng),先篩后碎開式循環(huán)系統(tǒng)是把一級破碎的集料先經(jīng)過成品篩篩分后再進(jìn)二級破碎段的進(jìn)料口進(jìn)行破碎;先碎后篩二級破碎閉式循環(huán)系統(tǒng)是一級破碎機(jī)的排料全部給入二級破碎段的進(jìn)料口進(jìn)行破碎。本項目貝勒姆碎石場和畢邦碎石場采用第2種先碎后篩閉式循環(huán)系統(tǒng)。

3.2 碎石的粒徑和級配控制

碎石粒徑主要由篩孔尺寸來保證,振動篩要篩出符合規(guī)格的粒徑要受到振動篩的類型、安裝角度、篩面面積和操作條件等限制。貝勒姆碎石場振動篩篩孔尺寸選用比標(biāo)準(zhǔn)篩篩孔大一級的尺寸。

3.3 保證碎石顆粒組成的一致性

保持不同規(guī)格顆粒組成的一致性才能保證瀝青混合料石料組成的一致性,才能鋪出高質(zhì)量的路面。要保持不同規(guī)格顆粒組成的一致性,首先要選擇先進(jìn)的破碎篩分設(shè)備并組織工廠化生產(chǎn),其次統(tǒng)一振動篩型號和篩孔尺寸。

3.4 針片狀顆粒含量控制

本項目碎石場采用先碎后篩二級破碎閉式循環(huán)系統(tǒng),將一級顎式破碎機(jī)的排料全部給入二級反擊式破碎機(jī),使后者的給料粒度減少,保證了較低的破碎比,使二級破碎段排料全部顆粒的形狀都得到改善。同時可把二級破碎段的排料口稍微調(diào)大,但振動篩最大篩孔與成品料的最大粒徑一致,增大返料量。有較多的返料進(jìn)入破碎腔后,將使該破碎段進(jìn)料的平均粒徑減小,從而減小了該破碎段的實際運行破碎比,增大了該破碎段針片狀石料重復(fù)破碎、折斷成立方體集料的幾率,重復(fù)破碎次數(shù)增加,進(jìn)而使針片狀石料含量減小。針片狀隨碎石粒級變化的規(guī)律見圖1。

3.5 含泥量控制

1)清理表面覆蓋層,爆破后首先用挖掘機(jī)分檢大塊石料,對石土混合機(jī)械不能分離部分,加工10 cm×10 cm規(guī)格的篩網(wǎng),用裝載機(jī)鏟料過篩進(jìn)行篩分,把土塊分離出來。2)增加喂料口處石土分離器的間距,把片狀和塊狀泥土等通過傳輸皮帶排出機(jī)外。3)在反擊破碎石機(jī)和各級振動篩處安裝除塵裝置,排除碎石中的粉塵及灰塵。4)在各成品料輸送帶端口設(shè)置串筒,減少揚塵的同時,避免對場地各成品料堆再次污染。

4 結(jié)語

從生產(chǎn)碎石的試驗結(jié)果來看,各項生產(chǎn)特性指標(biāo)符合法國規(guī)范要求,保證了瀝青路面用碎石質(zhì)量,兩個碎石場碎石生產(chǎn)主要應(yīng)注意:1)采用先進(jìn)的碎石破碎篩分設(shè)備,統(tǒng)一布置合理的振動篩和篩孔尺寸。2)采用先破后篩二級閉路循環(huán)系統(tǒng),增加返料措施,使針片狀含量減少。3)增加除泥塊和除塵裝置,保證集料的清潔度。4)從礦石源頭上控制石料質(zhì)量,提高碎石的生產(chǎn)質(zhì)量。

[1] XP P18-540,法國集料規(guī)范[S].

[2] 沈金安.高等級公路瀝青路面施工技術(shù)的調(diào)查和研究[J].中國公路學(xué)報,2000(8):11-14.

[3] 劉光榆.提高碎石加工質(zhì)量的有效方法[J].筑路機(jī)械與施工機(jī)械化,2004(6):21-24.